أظهرت أبحاثنا أن أحد أفضل الطرق المحققة لتقليل كبير من الانبعاثات الصادرة من قطاع السيارات في المستقبل هو التوجه حاليًا إلى تطوير تركيبات وقود مبتكرة وتقنيات محركات احتراق داخلي أكثر كفاءة.
وبما أن الغالبية الساحقة من السيارات في المستقبل ستعمل من خلال محركات الاحتراق الداخلي، فمن المهم التأكد من أنها على أكبر قدر ممكن من الكفاءة.
ولذلك، نسعى من خلال مراكز الأبحاث العالمية التابعة لنا والشراكة مع كبرى شركات تصنيع السيارات في العالم، إلى تحسين محركات الاحتراق الداخلي وتطوير تقنيات نوعية رائدة في قطاع النقل باستطاعتها الحد بشكل كبير من الانبعاثات الكربونية وتحسين كفاءة استهلاك الوقود لجميع مستهلكي الطاقة حول العالم.
نحن نتناول مشكلة الانبعاثات بطريقة جديدة تمامًا حيث نسعى إلى تقليل مستوى الانبعاثات الصادرة عن محركات الاحتراق الداخلي والوقود الذي يسيّرها دون إقلال من كفاءتها العالية.
تشير التوقعات إلى أن غالبية السيارات ستستمر في استخدام محركات الاحتراق الداخلي حتى عام 2040 على الأقل. لذلك، نرى أنه على المدى القصير إلى المتوسط، سيظل استعمال محركات الاحتراق الداخلي المتطورة والفعالة أنجع الطرق للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وغيرها من الانبعاثات.
يعمل الخبراء والعلماء في جميع مراكز الأبحاث العالمية التابعة لنا، بالشراكة مع صناع السيارات، لدفع هذه التحسينات قُدمًا من أجل مواجهة تحديات المناخ وحركة التنقل في العالم في آن واحد.
من المعروف أن هناك عددًا من المتغيرات التي يمكن تعديلها في محرك الاحتراق الداخلي لتحقيق كفاءة أعلى وانبعاثات أقل، وما لدينا من تقنيات نقل متعددة يغطي كل من هذه المتغيرات.
تعتبر محركات الاشتعال بالضغط الأكثر كفاءة على الطرق حاليًا، لكن معظمها يعمل بوقود الديزل الذي ينتج انبعاثات كبيرة من السناج وأكسيد النيتروجين مما يتطلب عمليات معالجة لاحقة معقدة.
وتعمل محركات الاشتعال بضغط البنزين - الذي يشتعل بسرعة أقل من الديزل - ما يحسن مزج الوقود بشكل أفضل قبل الاحتراق، وتسهل بالتالي معه عملية السيطرة على الانبعاثات.
يزيد الاشتعال بضغط البنزين من كفاءة محرك البنزين بشكل كبير، مما يقلل استهلاك الوقود وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 25٪. هذه التقنية تتيح خفض الانبعاثات الصادرة عن المحرك بدرجة كبيرة، إلى جانب الاستفادة من الكفاءة التي تتميز بها محركات الديزل.
إن الفوائد التي يمكن جنيها باستخدام البنزين المتوفر في الأسواق، يمكن تعزيزها بصورة أكبر بتسيير هذه التقنية بوقود مُحسن منخفض الكربون.
نحن ندرس عدة طرق لتنفيذ هذه التقنية، بعضها نجريه بصورة مستقلة وبعضها بالشراكة مع شركات تصنيع السيارات ومطوري التقنيات والمؤسسات البحثية. وأحد الأمثلة على ذلك هو شراكتنا مع شركة مازدا في العمل، التي تستهدف خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من فوهة البئر إلى محرك السيارة، عبر التعاون من أحل تطوير محركات وأنواع وقود جديدة متقدمة.
فوائد تحسين كفاءة محركات الاشتعال باستخدام تقنية جي سي آي
نعمل على تطوير استراتيجية احتراق فائقة الخفة لمحركات البنزين التي تستخدم تقنية الاشتعال الموزع وهي تقنية تعزز عملية الاشتعال بشكل كبير وتحسن كفاءة الوقود وتخفض الانبعاثات.
تجعل هذه التقنية الاحتراق يجري بصورة ثابتة حين يَُخفً مزيج الوقود والهواء بمزيد من الهواء أو غاز العادم.
تعمل هذه التقنية عن طريق عملية مزج مسبقة لكمية صغيرة من الهواء والوقود في حجرة احتراق أولية - هي عبارة عن تجويف صغير منفصل عن حجرة الاحتراق الرئيسية. يُشعل هذا المزيج عند ذلك مولدًا نفثات دوامية ساخنة تدخل إلى حجرة الاحتراق الرئيسية لتوفر مصادر إشعال أكثر توزيعًا من شمعة الإشعال التقليدية.
لقد اكتسبنا فهمًا عميقًا لهذه الطريقة الواعدة في الاحتراق بالتركيز على نهجين منفصلين:
النهج الإيجابي
يُوضع حاقن للوقود وشمعة إشعال في الحجرة الأولية، حيث يقوم الحاقن بنفث كمية صغيرة من الوقود لتقوم الشمعة من ثم بإشعالها لتوليد نفثات دوامية من الاشتعال الموزع لإشعال مزيج الوقود في حجرة الاحتراق الرئيسية.
النهج السلبي
ليست هناك حاجة لوجود حاقن ثانوي حيث تعتمد هذه الطريقة على تصميم المكابس واستراتيجية الحقن لدفع كمية صغيرة من الهواء والوقود في غرفة الاحتراق الأولية ليتم إشعالها بواسطة شمعة الإشعال. ومع أن النهجين يعتمدان على استخدام معدات مختلفة، إلا أن كلاهما يرفع الكفاءة ويقلل من الانبعاثات.
لقد تم اختبارهذه التقنية بنجاح من قبل العديد من شركات التقنية، وتعكف أرامكو السعودية حاليًا على دمج تقنية الاشتعال الموزع في صنع سيارة متطورة تعمل بالبنزين سيتم عرضها في عام 2020. ونأمل أن نرى هذه التقنية تسًوق على نطاق تجاري في المستقبل القريب إذا نجحت محاولات دمجها في صناعة المركبات.
فوائد تحسين كفاءة محركات الاشتعال باستخدام تقنية تي جيه آي
تقدم المحركات بتقنية المكابس المتقابلة تصميمًا بديلًا واعدًا للمحركات يمتاز بقدر أكبر من القوة والكفاءة. يستخدم المحرك مكبسين يعملان في حركة تبادلية عكسية لكل أسطوانة. هذا التصميم يقلل من الهدر الناجم عن الاحتكاك والحرارة ويزيد الكفاءة الأمر الذي يؤدي بدوره إلى توفير الوقود والتقليل من الانبعاثات.
إنه حل متعدد الجوانب، حيث يمكن تعديل محرك المكابس المتقابلة لاستخدام الإشعال بالشرارة أو الاشتعال بضغط الوقود، أو العمل بالبنزين أو الديزل. كما قد يقود الجمع بين هذا النوع من المحركات وتقنياتنا الأخرى إلى توفير قدر أكبر من الفعالية والحد من الانبعاثات.
لذا، نعقد شراكة مع مطوري تقنية آخرين، مثل شركتي أكيتس باور وإن إنجن، لاستكشاف طرق مختلفة لبناء محركات تعمل بتقنية المكابس المتقابلة.
طورت شركة أكيتس باور محركًا ثنائي الشوط بمكابس متقابلة مع صف من الاسطوانات المتتالية وعمودي دوران. نحن نعمل بالشراكة مع شركة أكيتس باور لتطوير نسخة من هذا المحرك بسعة ثلاث أسطوانات يعمل بتقنية الاشتعال بضغط البنزين بهدف خفض استهلاك المركبات من الوقود بنسبة تصل إلى 50٪، مع الالتزام بالمعايير المستقبلية لنسبة الانبعاثات المسموح بها.
تعمل شركة إن إنجن على تصميم محرك ثنائي الشوط بمكابس متقابلة مرتبة حول عمود مركزي ينقل العزم إلى ناقل الحركة. هذا التصميم يجعل المحرك أصغر حجمًا، كما يوفر عمليتي احتراق لكل اسطوانة في كل دورة محرك، أي أربعة أضعاف ما يوفره المحرك التقليدي رباعي الأشواط، وبالتالي توفير كثافة قدرة أكبر. وكخطوة تالية، نخطط للعمل مع شركة إن إنجن للتوسع في تطوير هذه التقنية.
فوائد تحسين كفاءة محركات الاشتعال باستخدام تقنية المكابس المتقابلة
يعتبر نظام احتجاز الكربون مثالاً آخر على التقنيات المبتكرة التي من شأنها خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي يتسبب بها قطاع النقل. يمكن لأحدث أشكال هذه التقنية، التي استمر علماؤنا في تحسينها على مدى تسع سنوات، احتجاز ما يصل إلى 25 % من غاز ثاني أكسيد الكربون الصادر عن عادم السيارة. ويخزن ثاني أكسيد الكربون على متن المركبة، ويمكن استخدامه بمجرد تفريغه في أغراض صناعية وتجارية متنوعة.
لقد قمنا بتطبيق تقنية احتجاز الانبعاثات الكربونية بنجاح على شاحنة من طراز فورد موديل إف-250 وسيارة ركاب من الحجم المتوسط من طراز تويوتا كامري. ومؤخرًا، بدأ فريقنا بتطبيق التقنية على شاحنة ثقيلة من الفئة الثامنة. كما نتطلع، من خلال الجمع بين هذه التقنية وتقنية الاشتعال بضغط البنزين وتقنيات تحسين الكفاءة الأخرى، إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 50 % في الشاحنات.
تقنية احتجاز الكربون يمكن أن تسهم في خفض الانبعاثات الصادرة عن وسائل الشحن بشكل كبير وستكون مجدية بوجه خاص عند تطبيقها على أساطيل الشحن دائمة الحركة.
البدء بتطبيق التقنية على شاحنة فولفو الثقيلة من الفئة الثامنة. كما نتطلع، من خلال الجمع بين هذه التقنية وتقنية الاشتعال بضغط البنزين وتقنيات تحسين الكفاءة الأخرى، إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 50 % في الشاحنات.
تم استخدام تقنية احتجاز الكربون في سيارات كامري - تويوتا وتعتبر مثالاً آخر على التقنيات المبتكرة في احتجاز ما يصل إلى 25 % من غاز ثاني أكسيد الكربون.
تطبيق تقنية احتجاز الانبعاثات الكربونية على شاحنة من طراز فورد موديل إف-250، أدى إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 10%.
البدء بتطوير نظام إم سي سي
فوائد تحسين كفاءة محركات الاشتعال باستخدام تقنية احتجاز الانبعاثات الكربونية
من خلال الشراكة مع شركات تصنيع السيارات يمكن أن نسرع من طرح محركات أكثر كفاءة على الطريق. بالعمل معاً نستطيع اختصار مدد التطوير المرتبطة بطرح تقنيات محركات جديدة.
وللمزيد من المعلومات يرجى الاتصال بنا كالآتي:
عتقد البعض أن فكرة إسهام شركة متكاملة للطاقة والكيميائيات بصورة إيجابية في التصدي لتحديات التغير المناخي يعد أمرًا متناقضًا، ونحن نختلف مع ذلك جملةً وتفصيلًا.